Dynamics of litterfall and soil organic matter in the forest ecosystem  plot in satoyama of Kinki University Nara Campus

近畿大学奈良キャンパス里山林生態観測プロットにおける リター供給と土壌有機物の動態

三宅 絢・作田 憲昭・岸本 りえ・奥村 博司・若月 利之

近畿大学農学部環境管理学科

Dynamics of litterfall and soil organic matter in the forest ecosystem  plot in satoyama of Kinki University Nara Campus

Jun MIYAKE, Noriaki SAKUTA, Rie KISHIMOTO, Hiroshi OKUMURA and  Toshiyuki WAKATUKI

Synopsis

This research was carried out in the forest ecosystem plot in satoyama of the Nara Campus of Kinki University.. We  compared seasonal changes of flow and standing mass of litter fall and nutrients on an upper slope and a lower slope and in  a valley. We also checked the standing mass and nutrient flow of the O layer, including L, F and H layers. The annual leaf  litter fall was 6.6 t/ha・year on the upper slope, 5.7 t/ha・year on the lower slope and 2.8 t/ha・year in the valley. The  amount of litter fall from deciduous trees was at maximum in October-November, while evergreen broadleaf trees showed  their peak litter fall in May-June. Japanese cedars, which live in the valley preferentially, had peak leaf litter fall in  November and January. Concentrations of T-N, T-P and exchangeable K in litter fall declined in the deciduous season, while  Ca was increased in the deciduous season. Branch litter contained more Ca than leaf litter and other litter, which was the  highest in November. The O layer standing mass had peaks in May and declined from May to November. Concentrations  of T-N and T-P in the O layer showed the highest values in the valley, followed by the middle slope, with the lowest values  in the upper slope. We divided and compared the three components of O layers, i.e., L layer, F layer, H layer, in terms of  nutrient concentration and found that nutrients except for Ca were increased from the L layer to the H layer. Decline of  T-N, T-P concentration in litter fall was the highest on the lower slope, higher on the upper slope and lowest in the valley. 

The amount of standing mass of organic matter in the O layer was the highest on the upper slope. However, the amount of  nutrient accumulation was the highest in the valley, with more on the lower slope and less on the upper slope. According  to these results, we confirmed that nutrients are accumulated more in valleys, and the highest amount of nutrient cycling  occurs in valleys. 

Keywords: litter fall, O layers, amount of nutrient returned, slope position

1．はじめに

森林生態系において、無機養分の一部はリター 有機物として植物遺体や植物残渣、動物遺体や排 泄物等によって地表に供給され循環している。無

機物として降雨や大気沈着物によって地表に供給 される。直接測定することは難しいが、地質母材 の風化により新たに森林生態系に供給される養分 もある。このうち有機物は森林生態系の様々な生 物によって分解され、土壌へと供給し、循環する

とともに蓄積される。林床有機物の堆積様式はリ ターの分解速度の違い等の要因によって異なり、

林床有機物の堆積（蓄積）量、現存量は供給量や 分解率によって決定される。

このため、森林生態系の養分の供給量と現存量 を把握することは森林を管理するうえで指標とな り得るものである。土壌の A 層および林床有機 物の動態を明らかにすることによって、森林生態 系の養分バランス、森林からの養分流出等の要因 を把握することができ、森林生態系が正常である かの判断が可能となることが期待できる。

本調査地である近畿大学奈良キャンパス敷地内 には約 40ha の放棄された里山が存在する。二次 林としての里山は人が生活するうえでの必要なエ ネルギー供給源、また落葉、キノコ等の物資を得 る場所として維持管理が行われてきた。しかし里 山では高度経済成長期の 1960 年代以降植生管理 が行なわれなくなり、荒廃が進行している。その ため、近畿大学奈良キャンパスでは、2005 年か ら環境教育を目的に里山修復計画が推進されてい る。

里山における土壌への養分供給量と蓄積量の違 いは、植生や林床管理が行われているか否かに よって異なり、高木層の成長や林床植生等に影響 して、多様性の違いを生じさせる^1）。また、林床 管理が土壌への理化学性や物理性に影響を与える ことが報告されている^2）。このため、放棄された 里山植生を再生するにあたり、現状を踏まえた計 画が必要である。

本研究は近畿大学奈良キャンパス敷地内にある 放棄里山林に設置した約 3.5ha の生態観測プロッ トにおいて^3）、リターフォールの樹種毎の組成、

O 層の L、F、H 層の現存量の動態、表層土壌の 有機物と養分の現存量を把握することを目的とし た。調査場所をトポシーケンスの斜面上部と斜面 下部と谷部の 3 箇所で行い、1 年間を通して調査 することで季節による変化を検討した。

2．調査方法

⑴ 調査地概要

近畿大学奈良キャンパスは、奈良市の南西部の 郊外、東経 135 度 46 分、北緯 35 度 02 分に位置 している。生態観測プロットはキャンパス中心地 から西へ約 900m の林内にある、約 3.5ha の集水

域である（図 1）。プロット内はコナラが優占す る二次林であり、かつて薪炭林として利用されて いたコナラやアベマキ、クヌギおよびリョウブ等 の落葉広葉樹が伐採されず約 20m の高木へと成 長している。谷間には斜面のコナラや植樹された スギにより閉鎖され光の入らない棚田跡が連なっ ており、現在は管理が行われていないため荒廃し ている。

本研究期間である 2008 年は、平均気温 14.9℃、

平均降水量は 1300.5mm であった。

⑵ サンプリング方法

①リターフォール

生態観測プロット内に開口面積 1m²の方形リ タートラップを斜面上部と下部に各 4 個、谷部に 2 個設置し（図 1）、リタートラップに集積したリ ターは 1 ヶ月に 1 度、落葉期には 2 度回収を行っ た。回収したリターは恒温乾燥機で 80℃、48 時 間乾燥させた後、葉リターは樹種ごとに、その他 のリターは枝・樹皮、種子、花、その他に分別 し、重量測定後に分類ごと化学分析を行った。枝 リターに関しては均一性を保つため、直径 1cm 以上の大枝リターを排除した。なお、葉リターを 分析するにあたり、必要量に満たない種類に関し ては場所ごとに、樹皮や枝に関しては月ごとに試 料を混合して分析を行った。

② O 層・表層土壌

2008 年 5 月に生態観測プロットにおいて、林 床に 5m × 10m の小プロットを落葉広葉樹林の 同一斜面上部と下部、谷部（スギ林）に 2 ヶ所ず つ設定した（図 1）。この小プロットにおいて、

0.5m × 0.5m の木枠を用いて 0 層を採取した。サ ンプリングは 2008 年 5 月から 2009 年 3 月まで 2 ヶ月ごとに行った。採取した O 層は分解の程度 に 応 じ て L 層、F 層、H 層 の 3 層 に 区 分 し た。

区分した 0 層は恒温乾燥機で 80℃、48 時間乾燥 させた後、重量測定を行い、区分した層ごとに化 学分析用試料とした。また、O 層のサンプリング と同時に表土より 0-5cm、5-10cm の深度におい て、100ml 容の試料円筒で鉱質土壌も採取し、容 積重を求めた。さらに、各分析用試料も同じ深度 より採取し、2 週間風乾させた後、2mm のふる いを通して礫を除き、分析に供した。

⑶ 分析方法

分 析 は T-N と T-C は 乾 式 燃 焼 法

（SUMIGRAPH, NC-22A）で測定した。O 層およ びリターフォールの T-P はモリブデン青比色法、

K、Ca、Mg に関しては原子吸光法（日立、原子 吸光光度計 Z-2000）により測定した。表層土壌 の交換性陽イオン（K）は中性酢酸アンモニウム 吸引抽出した後、原子吸光法、可給態 P に関し てはブレイ第 2 法を用いて分光光度計（JASCO,  spectrophotometer V-630）で測定した。

3．結果

⑴ リターフォール量の月変化

トポシーケンス毎のリターフォール量の月変化 は表 1 に示すとおりである。

落葉落枝速度は斜面上部が 12.2 t/ha ･ year、

斜 面 下 部 が 10.1 t/ha ･ year、 谷 部 が 5.6 t/

ha ･ year であった。葉リターは全体の 49％〜

57％を占めており、次いで種子の 20％〜 30％で あった。

落葉速度に関して 2007 年度は斜面上部で 7.2  t/ha ･ year、 斜 面 下 部 で 6.1 t/ha ･ year で あ っ た^4）のに対して 2008 年度は 6.6、5.7 t/ha ･ year と減少した。また、2007 年度は 12 月に落葉量が 最大であっが、2008 年度は 11 月に落葉ピークを 示している（図 2-1、図 2-2）。

種子に関してはほとんどがコナラ属の種子であ るが、三宅^5）の報告と比較すると 2008 年度は例 年より 2.7 倍多く、また花リター、種子リター共 に特異的な結果であった。コナラ属の種子には豊 作年があり^6）、これにより種子以外のリター種組 成割合の動態が特異的となる。しかしながら、

2008 年度が豊作年であるかどうかは今後の継続 調査が必要である。枝リターおよびその他リター に関しては 2007 年度との大きな変化はなかった。

葉リター種組成の月変化は図 2、図 3 に示すと おりである。なお図 3 については、場所によって の種組成が異なるため、ここでは共通する樹種が 多い斜面上部と斜面下部の結果を示す。

葉リターの種組成の中で最も多い樹種はコナラ であり、葉リター中の 62 〜 74％を占めていた。

谷部

斜面上 斜面下部

リタートラップ位置

●：斜面上部

●：斜面下部

●：谷部

■

図．１ 近畿大学里山林生態観測プロット（山地 2007）．

0 50 100 150 200 250 300 350

2007年4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月

11月

12月

2008年1月 2月 3月 g/㎡

ブナ科上 ブナ科下 葉リター合計上 葉リター合計下

図．2−1 2007 年 4 月から 2008 年 3 月までの葉リター合計、ブナ科の月変化．

0 50 100 150 200 250 300 350

20 08 年 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10 月

11 月

12 月

20 09 年 1月 2月 3月 ｇ/㎡

コナラ上 コナラ下 コナラ谷 クヌギ上 クヌギ下 アベマキ上 アベマキ下 葉リター合計上 葉リター合計下

図．2−2 2008 年 4 月から 2009 年 3 月までの葉リター合計、コナラ、クヌギ、アベマキの月変化．

斜面上部での葉リター組成は斜面上部でコナラ、

アベマキ、ソヨゴ、斜面下部ではコナラ、クヌ ギ、ムラサキシキブ、ヒサカキ、リョウブであ り、谷部ではコナラ、スギで葉リター全体の 85％を越える。落葉時期に関してはコナラでは 12 月に、クヌギ、アベマキでは 11 月にピークが みられた（図 2-2）。常緑広葉樹であるヒサカキは 4 月に最も多く落葉した。ソヨゴは春と秋に落葉 のピークがあることが知られており^7）、本研究で は 4 月と 10 月にピークがみられた。他の樹種は ヤマザクラを除いて 11 月に落葉量が最大を示し た。

⑵ リターフォールの養分含有率の月変化 T-N に関して、落葉樹であるコナラ、ヤマザク ラ、ウワミズザクラ、リョウブは 5 月から 11 月 にかけて養分含有率が低下する傾向がみられた。

常緑樹であるヒサカキは 5 月に養分含有率が最も 低く、ソヨゴは 5 月と 11 月に 0.57％、0.67％に養 分含有率が低い値を示した。谷部のスギに関して は 7 月に養分含有率が最も高い 1.46％を示し、11 月に最も低く 0.70％であった。T-P と K に関して、

ウワミズザクラ以外はほぼ T-N と同様の月変化 がみられた。場所ごとでの月変化についてもその 他の葉リターとウワミズザクラ以外は同じ増減が みられた（表 2）。

T-N、T-P、K 関しては落葉前に葉から樹木部 に養分を転流するが^8）、本研究でも落葉期に含有 量が減り、転流したことがうかがえる。ソヨゴは 年に 2 回の落葉期には、K に少しずれがみられる ものの減少する傾向がみられた。Mg に関して顕 著に季節変化は見られなかった。コナラは上部で 5 月、下部で 7 月に最高値を示し、3 月にかけて 減少が見られたが、他の種に関しては変動幅も少 なかった。リョウブが 9 月に 7.53mg/g，11 月に 7.85mg/g と高い値を示した。Ca はヤマザクラを 除いて落葉期に高くなる傾向が見られた。

また、片桐は落葉広葉樹において T-N、T-P は 開葉期に含有率が高くなり、落葉期になると葉か ら養分の転流や雨による養分の溶脱のため含有率 が低下することを示し^8）、本研究についても同様 の結果が得られた。

枝リターに関してはどの元素も 11 月に高い値 を示し、他リターに関しては特異的な変化はみら

0 2 4 6 8 10

4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月

g/㎡

ソヨゴ下 タカノツメ上 タカノツメ下 ヒサカキ上 ヒサカキ下 ヤマザクラ上 ヤマザクラ下 ウワミズザクラ上 ウワミズザクラ下 リョウブ上 リョウブ下

図．3  2008 年 4 月から 2009 年 3 月までのソヨゴ、ヒサカキ、タカノツメ、ヤマザクラ、ウワミザクラ、

リョウブの月変化．

れなかった。

⑶ O 層の月変化

O 層の現存量の平均は斜面上部で 17.4 t/ha 、 斜面下部で 16.7 t/ha、谷部で 15.0 t/ha であっ た。有機物現存量の変化は 5 月に最も多く 9 月に かけて減少し、11 月から徐々に増加する傾向が みられた（図 4）。5 月から 11 月の有機物堆積量 の変化は春から夏にかけ、気温が上がり分解が進 むが、9 月から 11 月にかけて気温が下がり分解 が抑制された結果と考えられる。葉リターは 11 月に落葉期のピークを迎えていたが（表 1）、L 層の結果からは明確な現存量はみられなかった。

葉リターと L、F、H 層の養分含有率は図 5 に

示すとおりである。

T-N、T-P、Ca に関しては斜面上部から谷部に かけて濃度が高くなる傾向がみられた。T-N の濃 度は、斜面上部と谷部で 1.2 〜 1.5 倍の違いがあっ た。また、層ごとに比較すると L 層から H 層に かけて濃度が高くなる傾向にある。K は斜面上部 から谷部になるにつれて減少する傾向がみられ た。また葉リターと L 層との濃度変化がよく似て いるのも K であった。11 月に高い値を示すのは 新鮮なリターが最も多く供給されるからである。

Mg も葉リターと L 層の濃度変化がよく似てい た。しかし、斜面下部で高い値を示すのが葉リ ターでは 9 月に対し、L 層が 11 月である。それ は Mg 含有率が高いヤマザクラやリョウブが葉リ

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

5 月 7 月 9 月 1 1 月 1 月 3 月 5 月 5 月 7 月 9 月 1 1 月 1 月 3 月 5 月 5 月 7 月 9 月 1 1 月 1 月 3 月 5 月

上部 下部 谷部

ｔ/ha L層

F層 H層

図．4 Ｏ層の現存量の月変化．

表．1 リターフォール量の月別変化

単位（g/m²） 2008 年 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 2009 年 1 月 2 月 3 月 斜面上部

葉 12.50 7.63 6.52 13.01 9.40 11.39 20.68 282.10 277.61 10.72 3.47 1.70 他 27.84 8.35 4.72 4.32 3.94 3.11 2.03 1.86 1.06 0.62 0.65 1.02 花 32.43 2.57 0.34 0.16 0.14 0.04 0.00 0.24 0.47 0.10 0.03 0.00 種子 − 0.08 1.03 14.33 31.45 107.02 204.89 4.22 1.13 0.75 0.51 0.40 枝 13.23 7.18 1.48 10.91 5.43 10.60 2.96 18.58 12.58 12.04 2.06 3.91 斜面下部

葉 14.09 6.56 5.56 7.03 8.02 13.62 28.01 265.21 203.44 15.02 3.43 0.98 他 28.90 8.09 4.10 7.68 2.80 3.40 4.14 3.92 2.28 2.76 1.73 2.35

花 31.11 2.06 0.16 0.04 − 0.04 − 0.03 0.02 − − −

種子 − 0.16 0.49 8.46 12.50 33.85 140.86 2.25 0.15 0.04 1.24 0.19 枝 15.93 6.27 4.02 5.13 8.70 15.61 14.01 19.91 16.84 16.24 2.71 4.63 谷部

葉 2.18 3.50 1.08 1.81 0.97 4.22 4.30 107.06 110.81 24.55 9.61 5.70 他 10.41 1.64 1.47 2.51 2.18 3.93 1.81 4.18 0.92 2.10 2.42 21.61

花 21.84 2.94 0.20 0.33 − − − − − − − −

種子 − − 0.44 1.78 3.80 112.18 33.24 3.87 0.80 0.73 1.17 0.25

枝 4.36 0.71 1.00 4.02 0.66 6.02 0.94 12.87 7.26 1.84 0.62 4.45

表．2 葉リター、他リター、枝リターの養分含有率

2008 年 5 月 7 月 9 月 11 月 2009 年 1 月 3 月

C（％） 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部

コナラ 46.71 46.39 44.54 45.91 46.51 46.36 44.97 45.65 45.80 44.49 44.39 44.58

クヌギ 47.49 47.24 45.78

アベマキ 48.06 47.94 46.87

ヤマザクラ 44.29 4.62 42.95 45.70 42.11 44.13

ウワミズザクラ 47.49 46.02 46.75

ヒサカキ 41.96 41.14 41.88 43.13 41.48 41.13

ソヨゴ 50.11 49.40 50.73 49.79 50.74 47.86

リョウブ 42.12 41.00

スギ 48.99 49.00 47.56 0.70 49.31 47.67

葉他＊ 45.50 46.13 45.03 45.54 44.76 44.72 45.04 45.48 45.22 45.54 44.23 45.13 46.24 44.25 43.87 46.14 44.51 43.05

他＊＊ 47.96 31.91 45.56 45.40 45.82 46.56

枝＊＊ 46.24 46.25 45.93 46.74 46.36 45.97

N（％） 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部

コナラ 2.27 2.49 1.83 2.28 2.09 2.07 0.81 1.00 0.87 0.93 0.84 1.49 0.25 0.84

クヌギ 1.00 1.08 1.02

アベマキ 0.83 0.99 0.74

ヤマザクラ 1.53 1.28 0.68 0.93 0.61 0.80

ウワミズザクラ 0.00 0.14 1.26 1.17

ヒサカキ 0.55 0.82 0.49 0.90 1.06 1.04

ソヨゴ 0.57 1.06 1.14 0.67 1.18 0.98

リョウブ 1.15 0.97

スギ 0.89 1.46 1.24 0.70 0.94 1.05

葉他＊ 1.39 2.22 2.15 1.32 1.90 2.26 1.39 1.68 1.88 1.01 1.23 1.35 0.95 1.28 0.84 0.87 1.79 0.84

他＊＊ 1.88 2.07 1.99 1.95 1.83 1.49

枝＊＊ 0.86 0.72 0.71 0.77 0.53 0.59

P（mg/g） 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部

コナラ 1.09 1.11 0.87 1.04 0.83 0.93 0.27 0.37 0.28 0.38 0.35 0.49 0.39

クヌギ 0.28 0.35 0.43

アベマキ 0.16 0.19 0.13

ヤマザクラ 0.66 0.59 0.26 0.44 0.20 0.36

ウワミズザクラ 0.57 0.38 0.42

ヒサカキ 0.22 0.35 0.26 0.45 0.46 0.46

ソヨゴ 0.23 0.43 0.45 0.25 0.46 0.45

リョウブ 0.44 0.34

スギ 0.41 0.68 0.53 0.33 0.41 0.48

葉他＊ 0.60 0.84 1.09 0.45 0.87 1.06 0.58 0.67 0.77 0.41 0.58 0.57 0.39 0.44 0.35 0.34 0.62 0.31

他＊＊ 0.86 0.91 0.88 1.05 0.97 0.92

枝＊＊ 0.40 0.37 0.27 0.36 0.30 0.29

K（mg/g） 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部

コナラ 6.95 7.10 11.63 11.26 7.32 8.44 6.24 6.92 3.80 4.61 2.54 3.48

クヌギ 7.03 7.77 6.50

アベマキ 5.00 6.21 3.46

ヤマザクラ 13.82 12.17 9.39 6.23 16.58 11.05

ウワミズザクラ 11.04 9.16 8.35

ヒサカキ 7.66 5.47 12.21 7.79 11.19 8.12

ソヨゴ 4.49 7.44 5.72 6.47 7.30 7.31

リョウブ 14.16 13.97

スギ 3.03 3.15 3.02 3.69 4.05 3.51

葉他＊ 6.98 7.49 9.48 8.46 7.92 8.84 6.66 7.48 6.60 8.16 19.86 13.34 4.17 4.78 3.50 4.61 7.25 3.10

他＊＊ 4.62 4.70 5.48 7.21 4.09 7.19

枝＊＊ 4.28 4.72 3.59 5.08 3.92 4.83

Mg（mg/g） 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部

コナラ 1.58 1.83 1.44 1.95 1.38 1.64 0.95 1.06 0.97 1.20 0.95 1.16

クヌギ 1.13 0.98 1.41

アベマキ 1.12 0.79 1.41

ヤマザクラ 3.47 3.32 4.58 3.71 4.17 3.56

ウワミズザクラ 3.58 3.75 3.59

ヒサカキ 1.01 2.09 1.13 2.44 2.43 2.09

ソヨゴ 1.26 1.38 1.48 1.32 1.45 1.07

リョウブ 7.53 7.85

スギ 0.84 0.76 0.63 0.79 0.80 0.78

葉他＊ 2.08 1.87 2.01 1.88 2.35 2.20 2.14 1.94 1.76 2.64 2.56 2.49 1.44 2.05 0.95 1.42 1.87 1.17

他＊＊ 1.32 1.29 1.37 1.57 1.28 1.25

枝＊＊ 0.81 0.92 0.70 0.91 0.66 0.84

Ca（mg/g） 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部 上部 下部 谷部

コナラ 7.87 11.40 10.77 10.10 11.22 12.61 13.05 15.88 13.47 16.28 14.11 16.67

クヌギ 10.85 14.70 13.69

アベマキ 11.75 11.31 10.95

ヤマザクラ 16.80 20.61 27.86 25.47 21.61 20.01

ウワミズザクラ 19.80 16.63 17.50

ヒサカキ 2.50 6.39 4.06 7.70 4.34 5.43

ソヨゴ 8.97 8.29 7.17 7.24 9.18 6.27

リョウブ 17.42 17.86

スギ 21.43 17.36 15.58 20.51 19.53 17.39

葉他＊ 10.36 15.60 10.78 16.09 17.42 13.32 11.87 19.63 17.21 16.56 18.48 16.16 16.28 22.83 17.06 13.75 18.71 15.69

他＊＊ 9.81 12.64 12.87 12.58 14.53 3.49

枝＊＊ 14.26 15.27 19.29 19.99 17.36 15.33

＊その他の葉リターを混合して分析を行った

＊＊月ごとに斜面上部、下部、谷部を混合して分析を行った

010

20

30

40

50

60 5月7月9月11月1月3月

％ 葉葉リター Ｌ Ｆ Ｈ 0102030405060 5月7月9月11月1月3月

％ 葉リター Ｌ Ｆ Ｈ 0102030405060 5月7月9月11月1月3月

％ 葉リター Ｌ広葉 L針葉 Ｆ Ｈ 0.00.51.01.52.02.53.0 5月7月9月11月1月3月

％ 葉リター Ｌ Ｆ Ｈ 0.00.51.01.52.02.53.0 5月7月9月11月1月3月

％葉リター Ｌ広葉 L針葉 Ｆ Ｈ 0.00.20.40.60.81.01.21.4 5月7月9月11月1月3月

mg/g葉リター Ｌ Ｆ Ｈ 0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40 5月7月9月11月1月3月

mg/g葉リター Ｌ Ｆ Ｈ 0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40 5月7月9月11月1月3月

mg/g葉リター Ｌ広葉 L針葉 Ｆ Ｈ

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0 5月7月9月11月1月3月

％ 葉リター Ｌ Ｆ Ｈ

斜面上部斜面下部谷部 C PN 図．5 Ｏ層栄養分含有率（C、N、P）．

図．5 Ｏ層栄養分含有率（K、Ca、Mg）．

Mg Ca

0

2

4

6

810

12 5月7月9月11月1月3月

mg/g 葉リター Ｌ Ｆ Ｈ 024681012 5月7月9月11月1月3月

mg/g 葉リター Ｌ Ｆ Ｈ 02468

10

12 5月7月9月11月1月3月

mg/g 葉リター Ｌ広葉 L針葉 Ｆ Ｈ 0

0.5

11.5

22.5

33.5

44.5 5月7月9月11月1月3月

mg/g葉リター Ｌ Ｆ Ｈ 0

0.5

11.5

22.5

33.5

44.5 5月7月9月11月1月3月

mg/g葉リター Ｌ Ｆ Ｈ 0

0.5

11.5

22.5

33.5

44.5 5月7月9月11月1月3月

mg/g 葉リター Ｌ広葉 L針葉 Ｆ Ｈ 05

10

15

20

25

30

35 5月7月9月11月1月3月

mg/g 葉リター Ｌ Ｆ Ｈ 05101520253035 5月7月9月11月1月3月

mg/g 葉リター Ｌ Ｆ Ｈ 05

10

15

20

25

30

35 5月7月9月11月1月3月

mg/g葉リター Ｌ広葉 L針葉 Ｆ Ｈ

斜面上部斜面下部谷部 K

図．6 表層土壌の養分含有率（単位 C、N：％ 可給態P：mg kg-1 ）．

PP

C

斜面上部斜面下部谷部 N 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6 5月7月9月11月1月3月

％ 上0-5 上5-10 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

％下0-5 下5-10 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6％ 谷0-5 谷5-10

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0 5月7月9月11月1月3月

％ 上0-5 上5-10 0.01.02.03.04.05.06.07.0％ 下0-5 下5-10 0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0 5月7月9月11月1月3月

％％％

mg/kg上0-5 上5-10 05

10

15

20

25

30

35

40 5月7月9月11月1月3月

mg/kg下0-5 下5-10 0510

15

20

25

30

35

40mg/kg谷0-5 谷5-10

5月7月9月11月1月3月

5月7月9月11月1月3月 5月7月9月11月1月3月

5月7月9月11月1月3月

ター中に多いためである（図 3、表 2）。

⑷ 表層土壌の変化

どの元素も 0 − 5cm の方が高い値となった。

表層土壌は O 層に比べ、斜面上部、斜面下部、

谷部との間での濃度差が少なく、月変動もあまり 大きくない。濃度変化は場所ごとに、T-C と T-N で同じような変動がみられた。表層土壌は H 層 の濃度に比べかなり低い値になっている。可給態 P については斜面上部から谷部にかけて顕著に高 くなる傾向がみられた。ほとんどの場所で 7 月に 高くなり、3 月に減少する結果となっている。

4．考察

葉リター供給量の違いが O 層や土壌層の養分 特性に及ぼす影響について検討するため、斜面上 部、下部、谷部において、葉リターと O 層の乾 重量および養分含有量、表層土壌による養分蓄積 量について調査した（図 7）。

葉リターによるリターフォール量は、斜面上部 で 6.6 t/ha/year、斜面下部で 5.7 t/ha/year、谷 部で 2.8 t/ha/year であり、葉リターの各養分量 は、N では斜面上部で 62.2 kg/ha 、斜面下部で 67.8 kg/ha、谷部で 32.3 kg/ha であった。P では 斜面上部で 2.0 kg/ha、斜面下部で 2.6 kg/ha、谷 部で 1.3 kg/ha であり、両元素とも斜面下部で多 い還元量を示した。また、O 層の有機物量は斜面 上部から谷部にかけてそれぞれ 17.4 t/ha/year、

16.7 t/ha/year、15.0 t/ha/year と斜面上部から谷 部へと減少する傾向がみられた。これは葉リター によるリター供給量と同じ傾向を示しており、O 層の有機物現存量はリターフォール量に依存して いるといえた。

O 層の N の含有量は斜面上部から 196.8 kg/ha、

208.6 kg/ha、221.2 kg/ha となり谷部にかけて増 加した。また P の蓄積量も斜面上部から谷部に かけて増加した。片桐らは O 層の N、P の養分蓄 積量は、斜面上部で蓄積量が多くなると報告して いる^9）。それは O 層の養分濃度の差が有機物現存 量の差より小さいため、N、P の養分蓄積量は有 機物量に左右されると説明している。しかし本研 究では O 層の有機物現存量は斜面上部から谷部 で減少する傾向にあるがその比が約 1.2 倍にしか ならず、さらに H 層の養分濃度が谷部では 1.5 倍

以上の増加傾向にあるので（図 5）、濃度差が蓄 積量の差を上回る結果となり、谷部で蓄積量がよ り多くなる結果となった。

表層土壌の養分蓄積量に関しては斜面上部が最 も少ない値を示し、N では斜面下部が、P では谷 部が多くなっていた。土壌においての養分蓄積量 は濃度だけでなく、深度が大きく関わっており、

大塚の報告によると近畿大学里山林の土壌深度 0

〜 100cm の N 蓄積量は斜面上部で 3418.4 kg/ha、

斜面下部で 3774.2 kg/ha、谷部で 6797.3 kg/ha と なっている^10）。大塚の土壌深度 100cm までの含 有量と比べてみると、土壌の養分蓄積量は表層土 壌 0 〜 10cm で土壌の斜面上部、下部の 45％以上 を保持していることになる。しかし谷部では 23％と深度 10cm 以上に多くの養分が蓄積されて いることがわかる。また土壌深度 100cm までの 可給態 P 蓄積量は斜面上部から順に 257.8 kg/ha、

92.2 kg/ha、182.7 kg/ha である（三宅 未発表）。

同 じ く 深 度 0 〜 10cm の 表 層 土 壌 と 深 度 0 〜 100cm の土壌の含有率をみてみると、斜面上部で は 2％、斜面下部と谷部でそれぞれ 11％、9％と 表層土壌よりも下層での蓄積量が多い。土壌中の 可給態 P は土壌コロイドによって吸着された形 で保持されるため、表層土壌に集中せず土壌の性 質に影響されやすい結果となった。このことか ら、元素によって土壌の堆積と有機物層とはまた 違った蓄積様式をしていることが明らかである。

本研究の調査地では、リターフォールによる有 機物の養分供給源は葉リター、特にコナラのリ ターに起因するところが大きい。コナラの葉リ ター量は斜面上部では谷部の約 2.3 倍であり、全 葉リター供給量においても斜面上部と谷部の比は 2 倍程度であることから、O 層の種組成はコナラ がほとんどを占めることが予想される。しかし前 述したとおり、O 層の有機物現存量は斜面上部で は谷部の 1.2 倍程度になっており、これは斜面位 置による分解率の違いと地形による養分の流亡に よるものと考えられる。柴田による葉リターの分 解実験ではコナラの分解率は斜面上部では 1 年で 50％に対して、斜面下では 70％と同じ樹種でも 斜面下部になるにつれて高い分解率を示した^11）。 また谷部にはスギが植林されており、一般的にス ギやヒノキといった針葉樹は広葉樹に比べ分解率 が低いとされている^12）。谷部での葉リター組成 はコナラの 70％次いでスギが 20％を占めている

3.2 3.2 1.5

32.3 67.8

62.2

1569.5 2080.1 1565.7

6.6 5.7 2.8

1.3

葉リター

2.2 4.8 3.7

8.6 7.4

10.7

2.0 2.6

葉リター

42.8 106.0

72.4

689.4 876.3

221.2

葉リター

2.8 4.8 2.8

5.0 5.0

10.4

葉リター

2.3 3.7 2.2

0層

2.2 2.6

表層土壌

0-5cm 5-10cm L層 F層 H層

8.2

葉リター

61.2 96.5 50.9

838.1 1242.0

208.6

葉リター

50.3 91.4 49.2

0層

635.8 933.7

表層土壌

0-5cm 5-10cm L層 F層 H層

196.8

葉リター

1.8 2.7 1.4

8.1 11.4

5.9

葉リター

2.3 2.3 0.8

11.1 16.2

5.4

葉リター

2.3 2.6 0.9

0層

10.6 16.3

表層土壌

0-5cm 5-10cm L層 F層 H層

5.8 A-1．有機物堆積量とフロー

葉リター

4.8 8.2 4.4

0層

斜面上部

L層 F層 H層

17.4

葉リター

5.0 7.3 4.4 斜面下部

16.7

葉リター

3.4 7.2 4.4 谷部

15.0

A-2．C現存量とフロー

B．N現存量とフロー

C．P量現存量とフロー

4.8 10.0． 16.0

5 . 9 1 3

. 7 2 9

. 6 2

図．7 葉リターにおける養分供給量と現存量．

A-1．有機物現存量（単位 t/ha） A-2．C 現存量とフロー B．N のフローと現存量（単位 kg/ha）

C．P のフローと現存量（単位 kg/ha 表層土壌はブレイ第 2 法による可給態 P 量）．

ことから、地形に加えスギのリターが養分蓄積量 に影響していることが考えられる。

斜面上部では樹木密度が高く、樹木の種数も多 い^3）。鉱質土壌においては斜面上部は養分蓄積量 がより少ないため、斜面上部では貧栄養の状態で 多くの樹種が存在することになる。よって高い養 分利用効率が求められることで、斜面上部の葉の 養分含有率は低くなると考え、結果も葉リター中 の養分含有率はほとんどの養分で谷部ほど高く なった。同調査地で行われた原田の樹木のバイオ マス成長量の調査では斜面上部に次いで谷部が高 く、樹種別にみるとスギの DBH の成長量はコナ ラの成長よりもかなり高くなっており^13）、谷部 での養分吸収量が高いことが示唆される。

これらの結果から、森林生態系内での養分循環 量は斜面位置によって異なっており、特に谷部で は O 層において養分が堆積されやすく、養分の 回転率が高いことが明らかとなった。

5．要約

本研究は近畿大学里山林生態観察プロットにお いてリターフォール量と養分含有率の季節変化を 斜面上部、斜面下部、谷部での比較調査を行っ た。また、同時に林床における O 層の現存量、

養分変化を調査した。一年間の葉リター量は斜面 上部、斜面下部、谷部で、それぞれ 6.6、5.7、2.8  t/ha ･ year であった。落葉樹は落葉期である秋 に多く落葉し、常緑広葉樹は初夏に多く落葉し た。谷部で優占しているスギは 11 月と 1 月に ピークがあった。それぞれの養分含有率の月変化 は T-N、T-P、K は落葉期に減少した。Ca は落葉 期に増加する傾向が見られた。枝リターは Ca 含 有率が葉リター，他リターよりも高い傾向が見ら れ、11 月に高い値を示した。O 層の現存量の変 化はどの場所も 5 月に最も多く、11 月にかけて 減少した。O の養分含有率では T-N、T-P、は斜 面上部から谷部にかけて高くなる傾向がみられ た。L、F、H 層ごとに比較すると Ca 以外は L 層 から H 層にかけて増加した。落葉による T-N、

T-P 還元量は斜面下部、斜面上部、谷部の順に多 くなった。O 層の有機物現存量も斜面上部が多い 結果となった。養分堆積量は谷部、斜面下部、斜 面上部の順に多くなり、これらの結果から斜面下 部では養分が堆積されやすく、谷部で養分の回転

率が最も高いことが明らかとなった。

6．謝辞

本研究を行うにあたり、近畿大学農学部環境管 理学科生態工学研究室の皆様には、実験を手伝っ て頂きました。研究員の渡邊芳倫氏には研究への 貴重なご意見を頂きました。また先輩方にもご助 力を賜り、ここに感謝の意を申しあげます。

7．引用文献

1） 加藤和弘・谷地麻衣子（2003） 里山林の植生 管理と植物の種多様性および土壌の化学性の 関係．ランドスケープ研究、66（5），521 − 524．

2） 辻誠治・星野義延（1992） コナラ二次林の林 床管理の変化が種組成と土壌に及ぼす影響．

日本生態学会誌、42，125 − 136．

3） 山地弘起（2007） 近畿大学奈良キャンパスに おける地形と植生と土壌の関係．修士論文 4） 多羅尾一勤・三宅絢・苅田まや・奥村博司・

若月利之（2009） 近畿大学奈良キャンパスに おけるコナラ、ヒノキ、りょうぶおよび竹葉 の分解速度と分解土壌動物相の動態．近畿大 学農学部紀要、第 42 号，127-144．

5） 三宅絢（2007） 近畿大学里山林における落葉 落枝のフェノロジーと物質循環量．卒業論文 6） 齋 藤 秀 樹・ 中 口 努・ 久 後  地 平・ 竹 岡 政 治

（1987） コナラ成熟林における繁殖器官各部 の乾物生産と種子生産における花粉粒及びめ 花数の関係．京都府立大學學術報告（農學）、

39，40-48．

7） 衣田恭二（1971） 森林の生態学、pp331，築 地書館、東京

8） 佐藤大七郎・堤利夫（1973） 樹木―形態と機 能―、pp309，文永堂、東京

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10） 大塚慈子（2007） 近畿大学奈良キャンパス里 山林生態観察プロットにおける土壌調査．卒 業論文

11） 柴田洋平（2008） 落ち葉の分解における化学 組成と土壌生物との関係．卒業論文

12） 堤利夫（1987） 森林の物質循環．124．東京 大学出版会、東京

13） 原田崇志（2008） 近畿大学里山林生態観測 プロットにおけるデンドロメーターを用いた 樹木の成長量の変動．卒業論文